信號(hào)類課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

汪源源，郭 翌，吳曉峰

(復(fù)旦大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 電子工程系，上海200344)

2007年，教育部聯(lián)合財(cái)政部發(fā)布了《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》，明確將教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)作為組織教學(xué)研究與改革和提高教學(xué)質(zhì)量的重要措施，因此研究與探索教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)成為高校教學(xué)改革的重要課題［1］。教學(xué)團(tuán)隊(duì)為適應(yīng)厚基礎(chǔ)和寬口徑的人才培養(yǎng)趨勢(shì)，一般按相近的教學(xué)任務(wù)或教學(xué)改革任務(wù)進(jìn)行組建。教學(xué)團(tuán)隊(duì)以整合教學(xué)資源、組織教學(xué)研究與改革、推進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高為主要目標(biāo)［2］。

信號(hào)類課程通常是指“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”等課程及其配套的實(shí)驗(yàn)課程，是電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程、生物醫(yī)學(xué)工程、微電子學(xué)等學(xué)科的重要專業(yè)課程［3］。信號(hào)類課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，能在上述學(xué)科優(yōu)秀人才的培養(yǎng)方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用，能有效地促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展［4］。

1 以首席教師為核心構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)的隊(duì)伍構(gòu)建是團(tuán)隊(duì)建設(shè)的基礎(chǔ)，以首席教師為核心，構(gòu)建職稱、知識(shí)與年齡結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍是團(tuán)隊(duì)有效發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

目前，我院開設(shè)的信號(hào)類課程，主要包括:“信號(hào)與通信系統(tǒng)”、“數(shù)字信號(hào)處理”和“信號(hào)與系統(tǒng)”等。我們的信號(hào)類課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)由承擔(dān)上述課程的主講教師和骨干成員組建，包括教授、副教授、講師和工程師。所有成員的年齡均不超過(guò)50 歲，除1 名工程師外，其它均具有博士學(xué)位。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人即首席教師的遴選對(duì)于團(tuán)隊(duì)的管理與運(yùn)作十分重要。一般而言，首席教師既要具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和突出的學(xué)術(shù)能力，活躍在該類課程本科生教學(xué)的第一線;又要具有一定的管理能力和負(fù)責(zé)該團(tuán)隊(duì)建設(shè)的愿望與精力。只有這樣，首席教師才可能依靠個(gè)人的感召力而不完全靠行政的權(quán)力凝聚團(tuán)隊(duì)成員，使團(tuán)隊(duì)的每位成員在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，能夠平等地享受團(tuán)隊(duì)的權(quán)利，承擔(dān)各自在團(tuán)隊(duì)中的義務(wù)，發(fā)揮其相應(yīng)作用。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)成立以后，始終圍繞優(yōu)化人才培養(yǎng)模式、深化課程教學(xué)改革和提高教師教學(xué)水平等核心內(nèi)容展開建設(shè)，在課程設(shè)置、教學(xué)大綱制訂、教材和課程網(wǎng)站建設(shè)、教學(xué)方法研討和團(tuán)隊(duì)活動(dòng)形式等方面進(jìn)行了有益的探索。

2 完善課程體系

“信號(hào)與系統(tǒng)”(或“信號(hào)與通信系統(tǒng)”)和“數(shù)字信號(hào)處理”課程目前針對(duì)我院三個(gè)系四個(gè)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，各系開設(shè)的時(shí)間并不統(tǒng)一。為了提高教學(xué)質(zhì)量，探索小班化的教學(xué)模式已是教改趨勢(shì)，這就要求在統(tǒng)一的學(xué)期內(nèi)開設(shè)同一門課程的若干個(gè)平行班?？紤]到“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的學(xué)習(xí)需要以高等數(shù)學(xué)和電子學(xué)等知識(shí)為基礎(chǔ)，再加上它與“數(shù)字信號(hào)處理”課程具有的銜接性，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一將“信號(hào)與系統(tǒng)”設(shè)在大二下學(xué)期，而“數(shù)字信號(hào)處理”設(shè)在大三上學(xué)期，每一門課程開設(shè)若干個(gè)人數(shù)在40 人左右的平行班，由多名教師承擔(dān)講授。主講教授協(xié)調(diào)平行班的教學(xué)，實(shí)行統(tǒng)一教學(xué)大綱、統(tǒng)一考卷和統(tǒng)一評(píng)分的教學(xué)方式。

信號(hào)類課程不僅是理論性課程，也是應(yīng)用性課程。我們分別在“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”兩門課程中開設(shè)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，安排在課余時(shí)間進(jìn)行，由助教負(fù)責(zé)。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)要求每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)將其實(shí)驗(yàn)成績(jī)按一定比例計(jì)入最終的課程成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除以Matlab 為工具的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)外，還充分利用我院“電子信息基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心”這一教學(xué)平臺(tái)的資源，設(shè)置基于FPGA、DSP 和單片機(jī)的硬件實(shí)驗(yàn)，并在綜合實(shí)驗(yàn)中安排一定量的信號(hào)類實(shí)驗(yàn)。無(wú)論是仿真實(shí)驗(yàn)，還是硬件實(shí)驗(yàn)，均包含驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)兩方面，幫助學(xué)生在理解課程內(nèi)容的同時(shí)，提高實(shí)際應(yīng)用的能力。

為了使更多的學(xué)生了解信號(hào)類課程的價(jià)值和內(nèi)涵，我們團(tuán)隊(duì)獲準(zhǔn)在大一學(xué)生中開設(shè)通識(shí)教育課程“感知社會(huì)的信號(hào)與圖像”。這門課程從信號(hào)和圖像的獲取、分析和處理的特性出發(fā)，以形象生動(dòng)的實(shí)例說(shuō)明信號(hào)和圖像是如何對(duì)社會(huì)進(jìn)行“感”和“知”的。這門課程的設(shè)置信號(hào)類課程擴(kuò)大其教學(xué)對(duì)象的一項(xiàng)有益探索。

3 教學(xué)大綱的制訂

“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”目前針對(duì)我校電子信息科學(xué)與技術(shù)、通信工程、生物醫(yī)學(xué)工程和微電子學(xué)四個(gè)專業(yè)的學(xué)生開課。我們根據(jù)這兩門課程的基本內(nèi)容和不同專業(yè)學(xué)生特點(diǎn)，研討與修改課程的教學(xué)大綱成為本教學(xué)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重要工作。

我們將四個(gè)專業(yè)分成兩類來(lái)制訂信號(hào)類課程的教學(xué)大綱。

(1)對(duì)于電子信息科學(xué)與技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程和微電子學(xué)這三個(gè)專業(yè)，我們將“信號(hào)與系統(tǒng)”課程改為“信號(hào)與通信系統(tǒng)”。其主要內(nèi)容為:連續(xù)時(shí)間信號(hào)及其傅里葉階數(shù)和傅里葉變換，確定性連續(xù)信號(hào)或隨機(jī)連續(xù)信號(hào)經(jīng)過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本分析方法，并以基本的通信系統(tǒng)為例講述信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)傳輸?shù)幕靖拍詈头椒?，通過(guò)緊密結(jié)合基本的通信系統(tǒng)進(jìn)行介紹，既可以使學(xué)生深刻理解信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)的基本方法，又彌補(bǔ)了這三個(gè)專業(yè)目前尚未有“通信原理”專業(yè)課所造成的知識(shí)缺陷;“數(shù)字信號(hào)處理”則主要講述離散時(shí)間信號(hào)及其Z 變換，確定性離散信號(hào)或隨機(jī)離散信號(hào)經(jīng)過(guò)線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本分析方法，并以數(shù)字濾波器為例講述數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的基本方法，對(duì)于微電子學(xué)專業(yè)，還強(qiáng)調(diào)濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、字長(zhǎng)效應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)的影響。至于連續(xù)時(shí)間信號(hào)的拉普拉斯變換、系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和求解也分別結(jié)合“信號(hào)與通信系統(tǒng)”的前期課程“電路理論”和后期課程“自動(dòng)控制”進(jìn)行講述，以加深學(xué)生對(duì)課程的興趣和知識(shí)的理解。

(2)對(duì)于通信工程專業(yè)，由于開設(shè)“通信原理”課程而不開設(shè)“自動(dòng)控制”課程，因此教學(xué)大綱根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)稍作調(diào)整。在“信號(hào)與系統(tǒng)”中簡(jiǎn)化通信系統(tǒng)的介紹，而增加系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述和求解的相應(yīng)內(nèi)容。

4 教材和網(wǎng)站建設(shè)

根據(jù)上述課程教學(xué)大綱，我們制訂了如下教材建設(shè)的基本步驟。

(1)“信號(hào)與通信系統(tǒng)”課程由于教學(xué)大綱與常見的教材不盡相同，將繼續(xù)采用本教學(xué)團(tuán)隊(duì)自己編寫的教材;

(2)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程通過(guò)前幾年教學(xué)的比較，選擇了一本有代表性的中文教材;

(3)“數(shù)字信號(hào)處理”選擇出兩本有代表性的中文教材和一本有代表性的英文教材，將分別用于本課程的不同平行班中，以比較哪本教材更適用于本專業(yè)的學(xué)生。同時(shí)對(duì)于微電子學(xué)專業(yè)，將先撰寫在數(shù)字系統(tǒng)能緊密結(jié)合芯片設(shè)計(jì)的課程講義，試用幾次后爭(zhēng)取以教材形式出版;

(4)“感知社會(huì)的信號(hào)與圖像”是一門新開設(shè)的信號(hào)類通識(shí)課，第一次開課時(shí)將由本教學(xué)團(tuán)隊(duì)的多名教師共同承擔(dān)，由于目前尚無(wú)合適的教材，每次講課的PPT 將作為學(xué)生的主要參考資料。同時(shí)，對(duì)每次講課內(nèi)容進(jìn)行全程錄音，待第一次課程結(jié)束后再由主講教師整理成較完整的講義，條件成熟后再改寫為教材。

我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)在多個(gè)層次上利用網(wǎng)站資源進(jìn)行教學(xué)輔導(dǎo)和團(tuán)隊(duì)交流:每門課的授課教師均有相應(yīng)的虛擬課堂，上傳課程的有關(guān)信息，并能與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng);學(xué)生有疑問(wèn)時(shí)可以通過(guò)Email 詢問(wèn)授課教師或助教;建立團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的FTP，用以上傳講義、授課的PPT、課程的題庫(kù)、課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和團(tuán)隊(duì)的交流信息等內(nèi)容，方便團(tuán)隊(duì)每位成員對(duì)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)課程的了解;建立團(tuán)隊(duì)的Email 群，通過(guò)Email 在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的群發(fā)形式開展團(tuán)隊(duì)交流;以“信號(hào)與通信系統(tǒng)”課程入手，通過(guò)拍攝高清授課錄像、整理課程的各種資源，按照精品課的要求建立課程的網(wǎng)站，既豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，又為課程下一步的精品課建設(shè)打下基礎(chǔ)。

5 教學(xué)方法研討

教學(xué)方法研討是團(tuán)隊(duì)建設(shè)的重要內(nèi)容。團(tuán)隊(duì)每次活動(dòng)均事先設(shè)置一個(gè)教學(xué)方法研討的議題，請(qǐng)相應(yīng)的成員作主題發(fā)言，然后展開充分的討論，最后形成下一步工作的要求。團(tuán)隊(duì)先后研討了信號(hào)類課程授課中板書與PPT 的各自優(yōu)勢(shì)及其如何有機(jī)結(jié)合，“信號(hào)與系統(tǒng)”和“數(shù)字信號(hào)處理”課內(nèi)實(shí)驗(yàn)如何吸引學(xué)生的興趣，“感知社會(huì)的信號(hào)與圖像”通識(shí)課采用何種教學(xué)方式等議題。

我們團(tuán)隊(duì)通過(guò)研討，先后確立了“信號(hào)處理課內(nèi)實(shí)驗(yàn)改革”、“核心課程建設(shè)及內(nèi)容設(shè)計(jì)—應(yīng)用學(xué)科進(jìn)入通識(shí)教育的探索”和“專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)方法探索”等課題，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐還找出哪些內(nèi)容可以成為教學(xué)論文的素材，在團(tuán)隊(duì)成員中進(jìn)行分工撰寫。近期在學(xué)校立項(xiàng)的2012年本科教學(xué)研究課題中，我們團(tuán)隊(duì)的立項(xiàng)數(shù)占了學(xué)院的大半。

6 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)團(tuán)隊(duì)以首席教師為負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)整個(gè)團(tuán)隊(duì)的運(yùn)作和經(jīng)費(fèi)分配;每門課程的教學(xué)和相應(yīng)的教學(xué)改革由責(zé)任教師和梯隊(duì)教師承擔(dān)，責(zé)任教師還負(fù)責(zé)對(duì)本課程梯隊(duì)教師的傳幫帶;網(wǎng)站建設(shè)和秘書工作也有固定的成員負(fù)責(zé)。

根據(jù)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的若干實(shí)踐與思考，我們這個(gè)信號(hào)類教學(xué)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為在下列方面可以進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè):①積極向?qū)W校反饋有關(guān)信息，建議學(xué)校建立教學(xué)團(tuán)隊(duì)的考核與獎(jiǎng)懲機(jī)制，通過(guò)采取真正重視教學(xué)的措施，保證教學(xué)團(tuán)隊(duì)的有效運(yùn)作，以達(dá)到提高教學(xué)水平的目的;②探索課程責(zé)任教師和梯隊(duì)教師一對(duì)一的傳幫帶模式，以幫助青年教師努力提高教學(xué)水平;③充分利用開放實(shí)驗(yàn)室，將信號(hào)類課程實(shí)驗(yàn)延伸至第二課堂，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)專業(yè)的興趣和學(xué)以致用的能力;④在教學(xué)內(nèi)容和方式上堅(jiān)持核心內(nèi)容和專業(yè)特點(diǎn)統(tǒng)籌的原則，以精品課程建設(shè)為契機(jī)提升團(tuán)隊(duì)建設(shè)的內(nèi)涵。

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